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發(fā)明空調(diào)是為了“救你”?錯(cuò)!真相是……
發(fā)布時(shí)間:2022-08-23 來(lái)源:鄂州市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)

炎炎夏日,空調(diào)成了很多人眼中的必備品。而空調(diào)的發(fā)明人、美國(guó)工程師威利斯·開利,也成了很多人贊揚(yáng)的目標(biāo)。甚至有網(wǎng)友戲稱他為“開利大菩薩”,說(shuō)自己的命“都是這個(gè)人給的”……

不過(guò),有意思的是,威利斯·開利設(shè)計(jì)制造空調(diào)的初衷,卻不是“在酷暑天氣給網(wǎng)友以生命”。他最初設(shè)計(jì)空調(diào),其實(shí)是給“紙”用的——

看到這里,你會(huì)不會(huì)產(chǎn)生“命比紙薄”的感慨呢?故事要從 20 世紀(jì)初美國(guó)紐約的一間工廠說(shuō)起。

這是 Sackett-Wilhelms 平板印刷和出版公司設(shè)在布魯克林區(qū)的一間印刷工廠。

在這里,工人們用套色印刷的方法制作雜志封面:一幅圖像包含幾種顏色,就有多少塊印刷版。在第一塊版上印出第一種顏色的部分之后,再去第二塊版印第二種顏色……

本來(lái)一切都好好的,但在 1902 年夏天,工人們碰到了大麻煩。

這一年的夏天特別悶熱,印刷車間里尤其如此。因?yàn)闈穸冗^(guò)大,所以,印刷用的紙張不斷地從空氣中吸收水分,構(gòu)成紙張的纖維因此膨脹變形——這么一來(lái),印刷的時(shí)候,不同顏色之間對(duì)應(yīng)的位置就沒(méi)那么準(zhǔn)確了,印刷的成功率極大下降。

有麻煩歸有麻煩,活兒不能停。于是,工廠的老板輾轉(zhuǎn)找到布法羅鍛造公司,希望這里的工程師能幫助自己解決問(wèn)題。這家公司的一位年輕工程師接受了任務(wù)。你一定猜到了,他就是威利斯·開利。

一開始,他打算沿用之前一位工程師的想法,用濃鹽水來(lái)解決濕度問(wèn)題——道理很簡(jiǎn)單,濃鹽水會(huì)從空氣當(dāng)中吸收水分,降低濃度。不過(guò),這個(gè)做法并不好用。直接把空氣中的水分給吸掉不行,那只有換一個(gè)思路了,降低室內(nèi)的溫度。溫度低了,空氣濕度自然也就降下來(lái)了。

在那個(gè)時(shí)代,人們已經(jīng)發(fā)明了很多降低溫度的方法。1889 年,就在紐約,卡耐基音樂(lè)廳就安裝了一套特殊的通風(fēng)系統(tǒng):冰塊和巨大的鼓風(fēng)機(jī)讓觀眾能在清涼中欣賞音樂(lè)。但對(duì)印刷車間來(lái)說(shuō),這也不是什么好辦法。該怎么解決難題呢?

但難題就是難題,威利斯·開利毫無(wú)頭緒。好在他從未放棄,而是持續(xù)不斷地思考了好幾周,直到有一天,他站在月臺(tái)上,看到蒸汽機(jī)車轟鳴著噴出大量的水汽。他的心思豁然開朗:霧不就是濕度為 100% 的空氣嗎?只要確定了什么是百分之百的濕度,那么想確定其它濕度,不就很容易了嗎?

在這片靈感之霧中,威利斯·開利想出了一個(gè)絕妙的辦法:

他制造了一個(gè)密閉的盒子,先把外面的空氣吸到盒子中,再向這些空氣噴出冷水,盒中空氣就變成了霧,也就是濕度為百分百的空氣,這時(shí)候,威利斯·開利再往盒子中加入適量的干燥空氣,兩者一混合,就能調(diào)配出任何濕度的空氣了。

這個(gè)原理聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)像“面多了加水,水多了加面”,十分簡(jiǎn)單,但十分有效。而這,就是世界上第一臺(tái)空調(diào)的原型機(jī)。這臺(tái)設(shè)備的發(fā)明者威利斯·開利,當(dāng)時(shí)只有 25 歲。

在原型機(jī)的基礎(chǔ)上,1902 年 7 月 17 日,威利斯·開利提交了新的設(shè)計(jì)圖,新方案可以直接降低室內(nèi)空氣的溫度來(lái)控制濕度。原理也非常簡(jiǎn)單——如果讓蒸氣經(jīng)由管道穿過(guò)房間,就可以讓房間變暖,那么讓冷水做同樣的動(dòng)作,不就能實(shí)現(xiàn)相反的目的了嗎?這臺(tái)機(jī)器最終有效解決了印刷車間的濕度問(wèn)題。

一開始,冷卻用水來(lái)自附近一口深井。第二年春天,他開始利用氨壓縮機(jī)來(lái)進(jìn)一步讓水冷卻。印刷車間因此能夠全年保持 55% 的相對(duì)濕度?,F(xiàn)代意義上的空調(diào)就此誕生,而 7 月 17 日,也被廣泛接受為空調(diào)的“生日”——沒(méi)錯(cuò),空調(diào)剛剛度過(guò)了自己的 120 歲生日。

圖片

最初,威利斯·開利的發(fā)明被用來(lái)控制濕度,在紡織、制藥等行業(yè),工廠主們很快就用上了這套新設(shè)備。1903年,新建成的紐約證券交易所交易大廳成為第一個(gè)出于溫度控制原因而安裝空調(diào)的建筑。

如此巨大的成功,讓威利斯·開利欣喜不已。但他并沒(méi)有滿足于此,而敏銳地看到了空調(diào)的應(yīng)用前景和價(jià)值,不斷研究和優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)理念。1906年,他確立了“持續(xù)性露點(diǎn)降低法則”,并根據(jù)這個(gè)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)了第一臺(tái)自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)。

1911 年,他又找到了“合理濕度公式”,為整個(gè)空調(diào)行業(yè)設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在此期間,1915 年,威利斯·開利和朋友們一起開辦了用自己的名字命名的公司“開利工程公司”。直到現(xiàn)在,這家公司依然在供暖、空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)領(lǐng)域,具有舉足輕重的地位。

如今,空調(diào)已經(jīng)應(yīng)用在了大多數(shù)公共設(shè)施以及許多家庭中,我們?nèi)缃袷褂玫目照{(diào),其基本原理仍然與百年前的那項(xiàng)發(fā)明一致。從一張印刷紙開始的靈感之風(fēng),最終吹拂了整個(gè)世界。

威利斯·開利的厲害之處在于,他沒(méi)有停留在完成一項(xiàng)發(fā)明的層面,而是研究其背后的原理,發(fā)現(xiàn)更廣泛的規(guī)律性,從而促進(jìn)了其它行業(yè)乃至學(xué)科的發(fā)展。另外,他的持續(xù)研究還降低了空調(diào)的大小和價(jià)格,使其能惠及大眾,這是一項(xiàng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶的發(fā)明。

威利斯·開利發(fā)明空調(diào)的最初目的并不是給人降溫,而是讓紙張不變形。其實(shí)在科技史上有很多發(fā)明初衷與最終應(yīng)用十分不同的例子,很像一種“無(wú)心插柳柳成蔭”。但真正讓威利斯·開利取得更大成功、做出更大貢獻(xiàn)的,卻不只是那最初的靈感迸發(fā),而是他在第一次成功之后的繼續(xù)探索和恒久努力。無(wú)心插柳之后,也要有心才會(huì)成蔭。

也許威利斯·開利最開始只是在“救紙”時(shí)“順便救了一下人”,但得益于他在空調(diào)領(lǐng)域半個(gè)世紀(jì)的工作,當(dāng)我們悠閑地捧著書坐在空調(diào)房里時(shí),真應(yīng)該說(shuō)一句“謝謝開利!”

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